随着可再生电力的价格继续下降，通过电解水的可持续产氢正在全球持续推进。电解对高纯水的要求和海水的广泛可用性使得开发直接海水电解制氢技术的研究工作付出了巨大的努力。而海水淡化技术，特别是海水反渗透，已经取得了巨大的技术进步，成本也大大降低。

有鉴于此，加拿大卡尔加里大学Jinguang Hu教授，Md Golam Kibria教授以及美国莱斯大学 Pulickel M. Ajayan等人，从能源、成本和环境等方面对直接海水电解的研发需求进行了批判性的评估，并且对比了由海水反渗透 (SWRO)和质子交换膜(PEM)电解耦合组成的制氢技术。

本文要点

1）商业上存在的两种电解技术是碱性电解和质子交换膜(PEM)系统。到目前，由于PEM系统的紧凑设计，高系统效率，快速响应，动态操作，低温和在高压下产生超纯氢的能力，PEM在过去几年中电解槽堆成本大幅度降低，预计到2030年将成为可持续制氢的主导技术。与PEM相比，碱性电解槽对水质要求较低，但这两种电解技术都需要高纯水才能实现长期稳定。海水本质上是一种非缓冲电解质，在海水电解过程中电极表面附近的pH值会发生变化，导致盐沉淀、催化剂和电极降解等问题，降低了催化剂和膜的长期稳定性。尽管在直接电解海水这项技术上投入了大量资源和努力，但直接海水分离技术仍处于起步阶段，距离商业化还很遥远。

2）研发投资趋向于优先投入到在不久的将来有最大可能被广泛应用的技术上，包括SWRO和PEM系统。与大规模投资开发催化剂和系统用于直接电解海水相比，由海水反渗透 (SWRO)和质子交换膜(PEM)电解耦合组成的制氢技术可能是一条更实际、更容易部署的路线。同时，全球有12亿人生活在水资源匮乏的地区，通过进一步开发高效节能、经济实惠的海水淡化技术来解决水资源短缺和水质恶化问题。此外，海水淡化技术可以衍生出来的一个额外的优点，即能够处理来自各种各样来源的水，如咸水地下水、地表水、海水以及生活和工业废水。为了使海水淡化耦合PEM更容易推广和实用，研究工作应致力于改进海水淡化过程，设计更有效和耐用的膜。

参考文献：

M. A. Khan et al. Seawater electrolysis for hydrogen production: a solution looking for a problem? Energy Environ. Sci., 2021.

DOI: 10.1039/D1EE00870F

https://doi.org/10.1039/D1EE00870F